(57)【要約】    【課題】  簡単な方法でストロークを可変できるプレス装置および生産性に優れた傘歯車の製造方法を提供する。    【解決手段】  円柱または円筒の一方の端面を周方向に沿って互いに同数の区画１０ａ〜１０ｇ、１７ａ〜１７ｇに区分けし、各区画を合同な図形とし、最も低い区画を基準区画１０ｇ、１７ｇとし、各区画の高さが基準区画１０ｇ、１７ｇから順に同じ高さずつ高くなっている第１部材１０と第２部材１１を対面させて設け、第１部材１０、第２部材１１の一方を他方に対して回転することにより加圧時のストロークを調整するようにしたプレス装置。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円柱または円筒の一方の端面が前記円柱または円筒の中心軸を中心として回転したときに合同な図形となるように複数の第１区画に区分けされ、前記第１区画のうち前記中心軸の前記円柱または円筒から外方に向かう方向の高さが最も低い区画を基準区画とし、前記基準区画から一方の周方向に沿って前記第１区画が順に同じ高さずつ高くなっている第１部材と、
円柱または円筒の一方の端面が前記円柱または円筒の中心軸を中心として回転したときに合同な図形となるように前記第１区画と同数の第２区画に区分けされ、前記第２区画のうち前記中心軸の前記円柱または円筒から外方に向かう方向の高さが最も低い区画を基準区画とし、前記基準区画から第１部材と同じ周方向に沿って前記第２区画が順に前記第１部材の隣接する第１区画の高さ差と同じ高さずつ高くなっている第２部材と、
前記第１部材の第１区画が設けられている端面と前記第２部材の第２区画が設けられている端面を対面させ、互いの中心軸を同一軸上でプレス方向に一致するように配置し、前記第１部材、前記第２部材の一方の部材に対し他方の部材をその中心軸を中心として回転することにより加圧時のストロークを調整するようにしていることを特徴とするプレス装置。
【請求項２】
傘歯車の粗形状を有する粗材を製造する粗材製造工程と、
前記粗材の中心軸に直交する方向の厚さを測定する厚さ測定工程と、
請求項１に記載のプレス装置の下型に前記粗材を載置し、前記高さ測定工程で測定した高さに基づいて前記第１部材、前記第２部材の一方を回転させて前記プレス装置のストロークを変えた後に上型と前記下型で前記粗材を挟持しコイニング加工するコイニング工程が設けられていることを特徴とする傘歯車の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はプレス装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
傘歯車は切削加工すると高価な歯切り加工機が必要で、加工費が高くつくため、各種の鍛造工法が開発され実用化されている。そのひとつとして、温間鍛造や熱間鍛造で歯形を荒成形した後、冷間鍛造にて歯形をコイニング成形して仕上げる工法が実用化されている。
【０００３】
特許文献１には、ディファレンシャル用ハイポイドリングギヤを搖動転造機により歯形成形後、冷間コイニング成形して歯形を仕上げ成形する方法が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−７９６３８号公報（請求項1など）  しかしながら、搖動転造は加工時間が長くかかるという欠点を有するため、歯形の荒成形を通常の熱間鍛造プレスにより高速に行い、機械プレスを使用してコイニング成形を行うと、機械プレスは下死点が一定すなわちストロークが一定であり、熱間鍛造品は厚みバラツキが大きいため、コイニング代（歯面に直角方向のしごき成形量）がバラツキ、余肉の発生量がまちまちとなり所定の形状が得られないという問題点がある。
【０００４】
コイニング成形の別の方法として、油圧プレスを使用して荷重制御することによりコイニング部への荷重を一定化してコイニング代を安定化させる方法もあるが、油圧プレスは成形速度が遅く生産性が劣り、また荷重制御のためコイニング精度が劣るという問題点がある。
【０００５】
コイニング精度を確保し、かつ生産性に優れたコイニング加工を実現するために、プレスのストロークを簡単な方法で可変できることが必要である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記課題を解決したもので、簡単な方法でストロークを可変できるプレス装置および生産性に優れた傘歯車の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記技術的課題を解決するために、請求項１の発明では、円柱または円筒の一方の端面が前記円柱または円筒の中心軸を中心として回転したときに合同な図形となるように複数の第１区画に区分けされ、前記第１区画のうち前記中心軸の前記円柱または円筒から外方に向かう方向の高さが最も低い区画を基準区画とし、前記基準区画から一方の周方向に沿って前記第１区画が順に同じ高さずつ高くなっている第１部材と、円柱または円筒の一方の端面が前記円柱または円筒の中心軸を中心として回転したときに合同な図形となるように前記第１区画と同数の第２区画に区分けされ、前記第２区画のうち前記中心軸の前記円柱または円筒から外方に向かう方向の高さが最も低い区画を基準区画とし、前記基準区画から第１部材と同じ周方向に沿って前記第２区画が順に前記第１部材の隣接する第１区画の高さ差と同じ高さずつ高くなっている第２部材と、前記第１部材の第１区画が設けられている端面と前記第２部材の第２区画が設けられている端面を対面させ、互いの中心軸を同一軸上でプレス方向に一致するように配置し、前記第１部材、前記第２部材の一方の部材に対し他方の部材をその中心軸を中心として回転することにより加圧時のストロークを調整するようにしていることを特徴とするプレス装置としている。
【０００８】
請求項２の発明では、傘歯車の粗形状を有する粗材を製造する粗材製造工程と、前記粗材の中心軸に直交する方向の厚さを測定する厚さ測定工程と、請求項１に記載のプレス装置の下型に前記粗材を載置し、前記高さ測定工程で測定した高さに基づいて前記第１部材、前記第２部材の一方を回転させて前記プレス装置のストロークを変えた後に上型と前記下型で前記粗材を挟持しコイニング加工するコイニング工程が設けられていることを特徴とする傘歯車の製造方法としている。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１の発明によれば、周方向に沿って互いに同数の区画に区分けされ、各区画が合同な図形となっており、基準区画をから順に同じ高さずつ高くなっている第１部材と第２部材が対面させて設けられ、第１部材、第２部材の一方が回転するので、回転によって対面する区画の組合せを変えられ第１部材と第２部材を合わせた高さを簡単に変えることができるという効果がある。これによってプレス装置のストロークを簡単な方法で変えることができる。
【００１０】
請求項２の発明によれば、請求項１記載のプレス装置を使用してコイニング加工するので、機械プレスなどのサイクルタイムの短いプレス装置に利用することによって傘歯車の生産性を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。図1は実施形態のプレス装置の上型ホルダー部分を概略的に説明する説明断面図である。７はプレス装置の上部プレートである。上部プレート７にはホルダー６が図示しないボルトにより取り付けられている。ホルダー６の内部には下から順にパンチ４、スペーサ９、第1部材１０、第２部材１１、スペーサ１２が組み込まれている。図1に示すように、パンチ４の外周部とホルダー６との間にはパンチ４を上方に付勢するバネ８が設けられている。
【００１２】
第２部材１１にはロッド１３が取り付けられている。ロッド１３はホルダー６に設けられた切り欠き溝部１４を通過しホルダー６の外部に突き出している。図２は、図１において矢視Ａ方向からホルダー６を見た切り欠き溝部１４を説明する説明図である。切り欠き溝部１４はホルダー６の上端部に開口する鉛直方向に細長い縦溝部１４ａと縦溝部１４ａの下方端を中心として左右水平方向に伸びた窓部１４ｂが設けられている。縦溝部１４ａが設けられていることにより、ロッド１３は第２部材１１と一体のままでホルダー６への組み込み、取り外しが可能である。また窓部１４ｂの中でロッド１３を左右に動かすことにより第２部材１１を回転させることができる。ロッド１３は上部プレート７に取り付けられたロッド駆動装置２４により動かされる。
【００１３】
図３は図１において矢視Ｂ方向から第２部材１１を見た斜視図である。第２部材１１は中心孔１６を有する円盤形状（円筒形状）である。その一方の端面である下面１７は放射状に７等分に分割されている。つまり、第２部材１１の中心軸Ｄを中心として回転したとき合同な図形となるように７つの第２区画に分割されている。ここで、合同な図形とは第２区画を中心軸Ｄに直交する面に投影した図形が略合同であるということであり、３６０°を分割数（実施形態では７）で割った角度の整数倍だけ第２部材１１の中心軸Ｄを中心として回転したとき、重なり合うことのできる形状であることをいい、区画の境界部分が多少異なっていてもよい。
【００１４】
７等分に分割された各面１７ａ〜１７ｇは後述する図５〜７に示すように、中心軸Ｄの第２部材１１から外方に向かう方向（図３では下方）の高さが最も低い面１７ｇを基準区画とし、面１７ｇから左回りの周方向に沿って（面１７ｇから面１７ａに向かって）０．３ｍｍの高さずつ高くなっている。面１７ｂ〜１７ｇの左回り隣に接する部分（傾斜部２０）は３０°の傾斜で高くなり隣の面とほぼ同じ高さになっている。
【００１５】
図４は図１において矢視Ｃ方向から第1部材１０を見た斜視図である。第1部材１０は第２部材１１の中心孔１６と同径の中心孔１９を有する円盤形状（円筒形状）である。第1部材１０は放射状に７等分に分割された７個のブロック１０ａ〜１０ｇよりなっている。つまり、第1部材１０の中心軸Ｆを中心として回転したとき合同な図形となるように７つの第１区画に分割されている。
【００１６】
各ブロックの一方端である上面２６は後述する図５〜７にも示すように、中心軸Ｆの第1部材１０から外方に向かう方向（図４では上方）の高さが最も低いブロック１０ｇを基準区画とし、ブロック１０ｇから左回りの周方向に沿って（ブロック１０ｇ、１０ａからブロック１０ｆに向かって）０．３ｍｍの高さずつ高くなっている。ブロック１０ａ〜１０ｇの右回り隣に接する部分（コーナ部２１）は３０°の傾斜で低くなり隣のブロックとほぼ同じ高さになっている。ブロック１０ａの下面２５には図示しないが丸い穴が開いてあり、スペーサ９より突き出した略同径のピン（図示しない）に勘合し位置決めと周り止めの役目をしている。
【００１７】
第1部材１０と第２部材１１は、ホルダー６の中で、第１区画が設けられている上面２６と第２区画が設けられている下面１７を対面させ、互いの中心軸ＤとＦを同一軸上でプレス方向に一致するように配置されている。図５〜７は第２部材１１と第1部材１０とが組み合わされた円周一回りの様子を平面的に表した展開図である。図５はロッド１３が図２において１３Ｍの位置（窓部１４ｂの中央位置）にあるときの図である。図６はロッド１３が図２において１３Ｒの位置（１３Ｍの位置より右方向へ５１．４°回転させた位置）にあるときの図である。図７はロッド１３が図２において１３Ｌの位置（１３Ｍの位置より左方向へ５１．４°回転させた位置）にあるときの図である。
【００１８】
図５に示すように、ロッド１３が１３Ｍの位置にあるとき、第２部材１１の各面１７ａ〜１７ｇと第1部材１０の各ブロック１０ａ〜１０ｇとの位置関係は１７ａと１０ａ、１７ｂと１０ｂ、１７ｃと１０ｃ、１７ｄと１０ｄ、１７ｅと１０ｅ、１７ｆと１０ｆ、１７ｇと１０ｇがそれぞれ対面する関係にある。
【００１９】
ここで、上述したように、第２部材１１の各面の高さは１７ｇから１７ａに向かって０．３ｍｍ差の階段状に設定されており、その上面はスペーサ１２に当接する平面である。一方、第1部材１０は１０ｇ、１０ａ、から１０ｆの順に０．３ｍｍ差の階段状に設定されており、ブロックの下面２５はスペーサ９に当接する平面である。図８は図５の第１部材１０のブロック１０ｂ、１０ｃとそれに当接する第２部材１１を部分的に示した図である。ブロック１０ｃはブロック１０ｂより０．３ｍｍ高くなっている。面１７ｃは面１７ｂより０．３ｍｍ低くなっている。これによりブロック１０ｂと面１７ｂ、ブロック１０ｃと面１７ｃは同時に当接することができる。ブロック１０ｃのコーナ部２１と面１７ｃの傾斜部２０は同じ３０°の傾斜角で類似の形状となっている。この傾斜により第２部材１１を滑らかに回転させることができる。
【００２０】
図５に示すように、１０ｇと１７ｇのみは接触していないが、他の対面関係にある第２部材１１の面と第1部材１０のブロックは接触している。ロッド１３が１３Ｍの位置にあるときの第1部材１０の下面位置を０点位置とする。
【００２１】
ここで、ロッド１３を右方向に回転して１３Ｒの位置とすると、第1部材１０は円周方向には移動できないので、図６に示すように、第２部材１１が第1部材１０の１ブロック分右方向に移動して第２部材１１の各面と第1部材１０の各ブロックとの位置関係は１７ａと１０ｂ、１７ｂと１０ｃ、１７ｃと１０ｄ、１７ｄと１０ｅ、１７ｅと１０ｆ、１７ｆと１０ｇ、１７ｇと１０ａがそれぞれ対面する関係となる。このうち、１７ｆと１０ｇ、１７ｇと１０ａは接触していないが、他は接触している。第1部材１０と第２部材１１が接触している部分によって第1部材１０と第２部材１１を合わせた高さが決まる。ロッド１３が１３Ｒの位置にくると第1部材１０の隣接する１ブロック分の高さの差（本実施形態では０．３ｍｍ）だけ第1部材１０と第２部材１１を合わせた高さが高くなる。第２部材１１はスペーサ１２、上部プレート７により拘束されているので、第２部材１１が第1部材１０を０点位置より０．３ｍｍ下方向に押し下げた状態になり、スペーサ９を介してパンチ４を０．３ｍｍ前進させた状態となる。
【００２２】
一方、ロッド１３を左方向に回転して１３Ｌの位置とすると、図７に示すように、第２部材１１が第1部材１０の１ブロック分左方向に移動して第２部材１１の各面と第1部材１０の各ブロックとの位置関係は１７ａと１０ｇ、１７ｂと１０ａ、１７ｃと１０ｂ、１７ｄと１０ｃ、１７ｅと１０ｄ、１７ｆと１０ｅ、１７ｇと１０ｆがそれぞれ対面する関係となる。これらすべての対面関係で接触している。ロッド１３が１３Ｌの位置にくると第1部材１０の隣接する１ブロック分の高さの差だけ第1部材１０と第２部材１１を合わせた高さが低くなる。この結果、第1部材１０が０点位置より上方向に０．３ｍｍ移動した状態になり、パンチ４を０．３ｍｍ後退させた状態となる。
【００２３】
以上のように、ロッド１３を１３Ｍの位置にしたときのパンチ位置を基準にして、ロッド１３を右方向５１．４°回転させた１３Ｒの位置にするとパンチ４を０．３ｍｍ前進させることができ、ロッド１３を左方向に５１．４°回転させて１３Ｌの位置にするとパンチ４を０．３ｍｍ後退させることができる。
【００２４】
次に、このプレス装置を使用して傘歯車をコイニング加工する工程を説明する。図９は熱間鍛造で成形した傘歯車の熱間鍛造品１の説明断面図である。図１０は歯部のコイニング成形時の変化を説明する説明断面図である。図１１はコイニング成形の様子を説明する説明図である。
【００２５】
図９に示す熱間鍛造品１の歯部２の歯面２ａを、図１０に示すように、わずかにしごき成形して最終形状に仕上げる。これをコイニング成形といい、歯面２ａが図１０の点線形状から実線形状に成形される。ここで歯面２ａに直角方向のしごき量をコイニング代と称する。
【００２６】
図１１に示すように、コイニング型３に熱間鍛造品１をセットして、歯部２のある面と反対の面１ａをパンチ４で押圧して歯面２ａをコイニング成形する。コイニング成形後の製品形状精度を確保し、歯面２ａを滑らかに成形するために一定範囲内のコイニング代で成形する必要があり、そのために押し込み量のバラツキは０．３ｍｍ以下とすることが望ましい。本実施形態の熱間鍛造品１の厚さＴの製品ごとのバラツキは０．９ｍｍと大きいため、機械プレスを使用すると、下死点が一定のため厚さＴのバラツキがそのまま押し込み量のバラツキになり、押し込み量のバラツキを０．３ｍｍに管理することができないことになる。以下、本発明でこの問題が解決できることを説明する。
【００２７】
図１２は傘歯車の厚さを測定する厚さ測定工程を説明する説明図である。前工程の粗材製造工程の熱間鍛造工程で成形した傘歯車の熱間鍛造品１（傘歯車の粗形状を有する粗材）の歯部２を治具２２で受け、歯部２のある面と反対の面１ａの３ケ所の寸法を高さセンサ２３で熱間鍛造品１の厚さを測定し、その平均値を３段階Ｕ、Ｖ、Ｗに区分する。ここで、基準寸法に対してＵは−０．４５ｍｍ以上−０．１５ｍｍ未満、Ｖは−０．１５ｍｍ以上、＋０．１５ｍｍ未満、Ｗは＋０．１５ｍｍ以上＋０．４５ｍｍ以下である。
【００２８】
この厚さ情報Ｕ、Ｖ、Ｗの信号は、図示しない制御装置を介してロッド駆動装置２４に送られ、厚さ情報Ｕ、Ｖ、Ｗに応じてロッド１３の位置を１３Ｒ、１３Ｍ、１３Ｌの位置に切り替える。すなわち熱間鍛造品１の厚さが小さめのときには、ロッド１３を１３Ｒの位置に動かしてパンチ４を前進させ、反対に熱間鍛造品１の厚さが大きめのときにはロッド１３を１３Ｌの位置に動かしてパンチ４を後退させることにより、コイニング前には熱間鍛造品１の厚さのバラツキが０．９ｍｍあったが、常に押し込み量を０．３ｍｍの範囲内にとることができ、一定範囲内のコイニング代（実施形態では０．１５〜０．２ｍｍ）で成形可能である。この状態でプレス装置の下型に熱間鍛造品１を載置し、プレス装置の上型と下型で熱間鍛造品１を挟持しパンチ４によりコイニング加工する（コイニング工程）。
【００２９】
以上のように、本発明のプレス装置を使用すれば、製品ごとに厚み寸法のバラツキが大きい製品であっても、確実に一定の範囲内のコイニング代で成形することができる。本発明はプレス装置の型式を特定のものに限定されないが、サーボプレス等高価な型式のプレス装置を使用しなくて製品ごとの厚み寸法のバラツキを吸収した高精度のプレスができるので、安価な装置となる。また液圧プレスを使用せずに機械プレスでも高精度な制御が可能であるので、高速な生産が可能である。
【００３０】
なお、本発明では実施形態として熱間鍛造品をコイニング加工する例を示したが、これに限定されず、板材や焼結をコイニング加工する場合、コイニング以外のしぼり成形や粉末成形など、プレス装置のストロークを可変したい場合に適用できる。
【００３１】
実施形態では上型に第１部材と第２部材を配置し、上型先端の位置を可変としたが、下型に配置し、下型の上端位置を可変としてもよい。第１部材と第２部材は円筒形状としたが中心孔がない円柱形状でもよい。実施形態では第１部材をブロックで第１区画を形成し、第２部材の第２区画を端面の面形状で形成したが、どちらで形成してもかまわない。また実施形態では第１部材、第２部材の互いに当接する面と反対の面は平面としたが、プレス装置の荷重が伝達でき、回転する部材の方が回転可能であれば、どのような形状でもかまわない。平面の場合がその製造コストが安いという利点がある。
【００３２】
実施形態では７分割した例で示したが、複数の区画があればよい。２分割の場合は、ストロークを２段階にしか変化できないが、使用は可能である。分割数が少ないと、ストロークを１段階変化させるために回転する角度が大きくなり扱いにくい点がある。また第１部材と第２部材の互いに当接する面積が少ない場合が生じ、プレス圧を伝達する面積が少なくなる。一方、分割数が多いと、ストロークを１段階変化させるための回転制御が難しくなる。したがって、分割数は５〜１０が望ましく、さらに望ましくは６〜８がよい。
【００３３】
実施形態ではストロークを３段階に変化させたが、２段階でも、３段階以上でも可能な範囲で変化させることができる。
【００３４】
実施形態では厚さ測定工程は、プレス装置とは別の治具に粗材（熱間鍛造品）をセットし、接触型の高さセンサ２３で測定したが、プレス装置の下型に粗材（熱間鍛造品）をセットして測定してもよい。また厚さはレーザー式など非接触式で測定してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】実施形態のプレス装置の上型ホルダー部分を概略的に説明する説明断面図
【図２】図１において矢視Ａ方向からホルダーを見た切り欠き溝部１４を説明する説明図
【図３】図１において矢視Ｂ方向から第２部材を見た斜視図
【図４】図１において矢視Ｃ方向から第1部材を見た斜視図
【図５】第２部材と第1部材とが組み合わされた円周一回りの様子を平面的に表した展開図で、ロッド１３が図２において１３Ｍの位置にあるときの図
【図６】第２部材と第1部材とが組み合わされた円周一回りの様子を平面的に表した展開図で、ロッドが図２において１３Ｒの位置にあるときの図
【図７】第２部材と第1部材とが組み合わされた円周一回りの様子を平面的に表した展開図で、ロッドが図２において１３Ｌの位置にあるときの図
【図８】図５の第１部材１０のブロック１０ｂ、１０ｃとそれに当接する第２部材１１を部分的に示した図
【図９】熱間鍛造で成形した傘歯車の熱間鍛造品の説明断面図
【図１０】歯部のコイニング成形時の変化を説明する説明断面図
【図１１】コイニング成形の様子を説明する説明図
【図１２】傘歯車の寸法を測定する工程を説明する説明図
【符号の説明】
【００３６】
１…熱間鍛造品（粗材）
２…歯部
２ａ…歯面
３…コイニング型（下型）
４…パンチ
８…バネ
１０…第１部材
１０ａ〜１０ｇ…ブロック（第１区画）
１１…第２部材
１３…ロッド
１７…下面（端面）
１７ａ〜１７ｇ…面（第２区画）
２３…高さセンサ
２４…ロッド駆動装置
Ｄ、Ｆ…中心軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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